煤矿井下采区设计问题探讨

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摘要：采区是矿井的一部分，是矿井的生产单元，采区设计优劣与否，对矿井生产效益会产生极大的影响，因此探讨煤矿井下采区设计对于提升煤企经济效益具有十分重要的现实意义。

关键词：煤矿井下生产；采区设计；依据；具体措施

采区设计是煤矿生产管理中的一项重要工作，如何准确快速地完成采区设计，是工程技术人员的一项重要技能，下面就对煤矿井下采区设计进行探讨。

1、采区设计的依据

1.1采区地质资料

进行采区设计要以翔实的地质资料为重要依据。采区地质资料以地质报告为主要形式，其主要由地质说明书及附图组成。地质说明书应详细地对采区地质特征、地质构造状况予以说明。

1.1.1采区开采范围

采区沿煤层四周的境界位置，采区走向和倾斜尺寸，相邻采区开采状况及对本采区开采的影响，特别是要确定采区上部位置；如果采区位于一水平，应弄清煤层露头，风氧化带界限，局部可采煤层分布等；如果是位于二水平或三、四水平，要弄清上部原有巷道的使用和维护状况，及旧巷对开采的影响。

1.1.2 煤层赋存状况

采区内可采煤层数，煤层厚度、倾角、层间距、顶底板岩性，煤层稳定性，煤层结构，煤的硬度、质量、密度及用途等状况。

1.1.3 地质构造与开采条件

采区内及周围对开采产生影响的断层、摺曲、陷落柱、火成岩的分布及侵入煤体状况。水文地质特征及本采区瓦斯等级、煤尘爆炸性、煤与瓦斯突出及自然发火状况及发火期状况。

1.1.4采区储量

采区内的可采煤层，应根据煤层分级别进行储量计算。采区内高级储量所占比例及钻孔布置必须符合国家的相关规定。

1.2 矿井生产技术条件

采区设计还应对矿井状况进行必要的分析。

1.2.1矿井地质

主要包括井田地质构造和水文地质状况。地质储量、可采储量，矿井瓦斯，煤尘等状况。

1.2.2 矿井开采

矿井开采水平内采区划分及开采状况。采区巷道布置形式及参数，采煤方法、工艺类型，开采顺序等。

1.2.3 矿井主要生产系统

矿井主运输、辅助运输、提升、通风、排水、供电、压风、洒水等系统的布置方式及其能力，主要设备的技术特征。

2、对采区进行合理设计的措施探讨

2．1 应尽量减少水平大巷个数,实现联合布置

为减少岩巷,降低岩巷掘进率,对一层组并入二层组实行联合布置的可行性进行具体分析论证,在地质条件允许的情况下，如在一层组与二层组的水平距离较近的前提下，可利用二层组大巷掘送石门与一层组联系,这要比单独掘送一层组大巷减少掘进量，且能较大地节省岩巷掘进费用。

2．2 充分利用邻近巷道,实现一巷多用

在进行采区巷道布置时,应充分考虑利用上阶段及邻区巷道的可能性,同时尽量创造条件为本区、邻区和下阶段采区服务,使巷道得到最大限度的利用,从而达到一巷多用,节省岩巷的目的，这能极大地缓解采掘接续紧张的局面。

2．3 开采单一层取消岩石集中大巷

对地质构造较简单,煤层赋存稳定,且两个煤层都属于单一层的情况下，在布置煤层巷道时,可取消底板岩石集中大巷,改用沿集中石门自然层一条龙式的布置方式,即两个自然层在外部停采线处机轨合一，利用集中斜石门分别布置行人上山和煤仓与两个单一煤层的皮带道和回风道联系。采用这种方式布置,也能节省采区岩巷掘进量和掘进费用。

2．4 适当加大阶段高度和走向长度,提高采区生产能力

在开采条件、机械设备能力和管理水平允许的情况下,应适当加大阶段高度,增加采煤工作面长度和采区走向长度,相对减少分段个数,这对于延长阶段服务年限、提高采煤工作面产量和效益,充分发挥机械化大生产的优势,减少搬家倒面的次数,有着十分重要的意义。

2．5 改造运输系统,实现连续化集中生产

为适应现代化生产的需要,应对原有的生产系统和重要环节进行技术改造,力争做到装备重型化,能力大型化,生产连续化,系统简单集中化。如改造主提升系统，使之提升能力得到不断改善。

3、矿井采区设计实践分析

3．1 采区概况

某矿井的井田范围走向长5.5 km,倾斜4.5 km,面积24.74 km2。地质构造以断层为主,褶曲很少,地质构造变化特点是浅部简单,深部复杂。煤层为东西走向,向南倾斜,倾角为5～15°。含可采煤层20层,总厚度20 m,主力煤层有五层,全区发育,其余均局部发育。

矿井按断层分布情况划分为五个盘区,目前生产采区2个,准备采区1个,采煤队组3个(2综1高),掘进队组8个。采面顶板管理为全部陷落法。主提升为皮带斜井,副提升为双钩矿车提升。通风方式为分区抽出式,矿井开拓方式为单水平上下山斜井开拓,采用集中大巷分区石门与采区联系。

3.2 优化采区布置形式

3.2.1 合理划分采区,优化采区几何尺寸

合理采区划分,优化采区几何尺寸,可以保证采区服务年限,有利于采区正常接续，实现采区稳产高产。结合一采顶部层组和四采顶部层组实际开采经验和实见断层情况,先后在一采上部层和中部层组和四采中部层组采区设计中,按断层分布情况和以井巷保护煤柱为界重新划分了采区。这样划分采区的优点是:

①兼顾了地质构造和采区的合理几何尺寸,增加了采区的服务年限。

②利于采区巷道布置的灵活性,如一采区、四采区浅部区地质构造简单,可利用采区石门见煤点灵活布置全煤巷单翼盘区巷道布置,以适应综合机械化开采,深部采区勘探程度低,地质构造复杂,可灵活布置单双翼采区巷道。

③深浅部采区相结合,可保证采区尽快达产,做到初期投资少、见效快,同时生产工作面多,缓解采区接续,改善采掘关系,保证采区稳产高产,提高生产能力有后劲,有利于矿井合理集中生产。

3.2.2改革采区巷道布置,简化生产系统

①混合采区双翼不等长布置。在混合采区的巷道布置中,既要考虑其地质构造情况,又要兼顾适合综采开采的范围,以提高采区的生产能力。

②全煤巷单翼盘区巷道布置。为加长回采工作面推进长度,对一采浅部区中部层组及四采浅部区中部层组,采用了全煤巷单翼盘区后上山巷道布置。全煤巷单翼盘区巷道布置的最大优点是改变了传统的采区三条道的布置方式,将皮带道和运输道合二为一，皮运道(机轨合一巷)为入风巷,回风道为专用回风道,形成两条道布置方式。机轨合一巷的使用,减少了采区准备巷道的工程量,缩短了建设工期,起到了投资少,见效快作用。全煤巷单翼盘区的巷道布置,综采采区可采用综掘施工皮运道,减少了采区的准备时间,扩大了综掘使用范围。

③走向与倾向混合的采区巷道布置

对于采区石门穿层见煤点的不同,灵活地沿走向和倾向布置采区巷道,可实现采区全煤巷布置,缩短采区的准备时间,为矿井合理集中生产创造条件。

结语：随着采掘机械化设备不断改进,以及采煤工艺的发展，煤矿井下生产集中程度得到有效提高。在这种条件下，采区巷道布置质量必须不断提升，才能为采煤工艺发展创造良好的技术条件,使矿井集中化生产程度进一步提高。■

参考文献

[1] 王海龙 苏生《采区设计优化实践》[J] 山东煤炭科技 2010（3）；

[2] 林富增《采区设计的一些技巧》[J] 能源与环境 2010（4）。